[发明专利]膜电极的制备方法和膜电极

权利要求书

1.一种膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将支撑体在聚四氟乙烯乳液中浸渍后第一热处理，得到阴极支撑层，所述阴极支撑层中聚四氟乙烯含量为40wt％～60wt％；

在所述阴极支撑层表面涂敷由碳粉、聚四氟乙烯乳液、造孔剂和有机溶剂组成的浆液后第二热处理，得到阴极微孔层，所述阴极微孔层中聚四氟乙烯含量为30wt％～50wt％；

在所述阴极微孔层表面涂覆由阴极催化剂、全氟磺酸聚合物溶液和有机溶剂组成的浆料后干燥，得到阴极催化层，所述阴极催化层中全氟磺酸聚合物含量为5wt％～20wt％，得到阴极；

b)将支撑体在聚四氟乙烯乳液中浸渍后第三热处理，得到阳极支撑层，所述阳极支撑层中聚四氟乙烯含量为10wt％～20wt％；

在所述阳极支撑层表面涂敷由碳粉、聚四氟乙烯乳液、造孔剂和有机溶剂组成的浆液后第四热处理，得到阳极微孔层，所述阳极微孔层中聚四氟乙烯含量为10wt％～30wt％；

在所述阳极微孔层表面涂覆由阳极催化剂、全氟磺酸聚合物溶液和有机溶剂组成的浆料后干燥，得到阳极催化层，所述阳极催化层中全氟磺酸聚合物含量为10wt％～30wt％，得到阳极，所述阳极催化层中全氟磺酸聚合物的含量高于阴极催化层中全氟磺酸聚合物的含量；

c)将质子交换膜置于所述阴极和所述阳极之间热压，得到膜电极；

所述步骤a)和步骤b)顺序没有先后限制。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯的含量为40wt％～60wt％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳粉为导电炭黑或碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为碳酸氢铵、氯化铵和草酸铵。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇或丙三醇。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述全氟磺酸聚合物溶液中全氟磺酸聚合物的含量为3wt％～10wt％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理的温度为330℃～350℃，时间为30min～60min；所述第二热处理的温度为330℃～350℃，时间为30min～60min；所述第三热处理的温度为330℃～350℃，时间为30min～60min；所述第四热处理的温度为330℃～350℃，时间为30min～60min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阴极催化剂为Pt/C或Pt黑，所述阳极催化剂为Pt-Ru/C或Pt-Ru黑。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述热压的压力为3MPa～6MPa，温度为130℃～150℃，时间为5min～8min。

10.一种膜电极，包括依次设置的：阳极支撑层、阳极微孔层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极支撑层和阴极微孔层，其特征在于，所述阴极支撑层的聚四氟乙烯含量为40wt％～60wt％，所述阴极微孔层的聚四氟乙烯含量为30wt％～50wt％，所述阴极催化层的全氟磺酸聚合物含量为5wt％～20wt％，所述阳极支撑层的聚四氟乙烯含量为10wt％～20wt％，所述阳极微孔层的聚四氟乙烯含量为10wt％～30wt％，所述阳极催化层的全氟磺酸聚合物含量为10wt％～30wt％，所述阳极催化层中全氟磺酸聚合物的含量高于阴极催化层中全氟磺酸聚合物的含量。